2019版高考物理總復(fù)習(xí)練習(xí)：第30課 法拉第電磁感應(yīng)定律

1、2根據(jù)eblv、ebl2和enb計(jì)算動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)第30課法拉第電磁感應(yīng)定律1根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律判斷影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的因素(1)(經(jīng)典題，4分)將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()a感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)b穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大c穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大d感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同答案：c解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)en，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)有關(guān)，故a項(xiàng)錯(cuò)誤。同時(shí)可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率有關(guān)，磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)

2、勢(shì)越大，故c項(xiàng)正確。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量大小無關(guān)，取決于磁通量的變化率，穿過線圈的磁通量大，如果磁通量的變化率為零，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，故b項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。當(dāng)原磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反；當(dāng)原磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同，即“增反減同”，故d項(xiàng)錯(cuò)誤。12a根據(jù)eblv計(jì)算導(dǎo)線平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)(2)(多選)(經(jīng)典題，6分)半徑為a、右端開小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長(zhǎng)為2a的導(dǎo)體直桿，單位長(zhǎng)度電阻均為r0。圓環(huán)水平固定放置，整個(gè)內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b。桿在圓環(huán)上以速度

3、v平行于直徑cd向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，桿始終有兩點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸。從圓環(huán)中心o開始，桿的位置由確定，如圖所示，則()b時(shí)，桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為3bav（2）r0a0時(shí)，桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為2bav33b2avc0時(shí)，桿受的安培力大小為3（53）rd時(shí)，桿受的安培力大小為3b2av0答案：ad解析：當(dāng)0時(shí)，桿處于圓環(huán)直徑cd處，則桿切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為e12bav，故a項(xiàng)正確。當(dāng)3時(shí)，桿切割磁感線的有效長(zhǎng)度為lef，如圖所示。根據(jù)幾何關(guān)系，r總1（2）ar0（2）r0力大小為f安1bi12a，故c項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)時(shí)，電路中總電阻為r總213（2）r0ar0，根據(jù)閉合電路歐姆定律，可得通過桿的感應(yīng)電流為i22

4、5（35）r013ar0（35）r0可得lefacos602a，所以桿切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為e2bav，故b項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)0時(shí)，由于單位長(zhǎng)度電阻均為r0，所以電路中總電阻為r總1(2)ar0。根據(jù)閉合電路e2bav2bv歐姆定律，可得通過桿的感應(yīng)電流為i11，所以桿受的安培4b2av53ebav3bv，r總23b2av所以桿受的安培力大小為f安2bi2a，故d項(xiàng)正確。(3)(2015安徽理綜，6分)如圖所示，abcd為水平放置的平行“”形光滑金屬導(dǎo)軌，間距為l，導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。已知金屬桿mn傾斜放置，與導(dǎo)軌成角，單位長(zhǎng)度的電阻為r，保持金屬桿以

5、速度v沿平行于cd的方向滑動(dòng)(金屬桿滑動(dòng)過程中與導(dǎo)軌接觸良好)。則()a電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為b電路中感應(yīng)電流的大小為c金屬桿所受安培力的大小為d金屬桿的熱功率為sinb根據(jù)ebl2計(jì)算導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)rr，由閉合電路歐姆定律得電路中的感應(yīng)電流為i，故b項(xiàng)正確。金屬桿在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度為，則金屬桿所受安培力的大小為fbi，故c項(xiàng)錯(cuò)誤。金屬桿的熱功率為pir，故d項(xiàng)錯(cuò)誤。2blvsinbvsinrb2lvsinrb2lv2rsin答案：b解析：金屬桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eblv，故a項(xiàng)錯(cuò)誤。金屬桿的電阻為leblvbvsinsinrlrrllb2vlsinsinrb2v2

6、lsinr12(4)(2015全國(guó)，6分)如圖所示，直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，方向平行于ab邊向上。當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為ua、ub、uc。已知bc邊的長(zhǎng)度為l。下列判斷正確的是()d.ubcbl2，金屬框中電流方向沿acba2el1blbl2，由于ubuc，所以u(píng)bcebl2。由于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向始終222好，o端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸的左端有一個(gè)半徑為r的圓盤，圓盤和金屬棒能隨a.uauc，金屬框中無電流b.uauc，金屬框中電流方向沿abcac.ubc=bl2，金屬框中無電流1答案：c解析：金屬框繞ab邊以角速

7、度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，bc邊、ac邊做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)右手定則可知，bc邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向從b到c，ac邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向從a到c。bc邊、ac邊切割磁感線的有效長(zhǎng)度相等，則bc邊、ac邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等，即uaubuc，故a項(xiàng)、b項(xiàng)均錯(cuò)誤。bc邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為1與ab邊平行，所以通過線框的磁通量始終為零，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，金屬框中無電流，故c項(xiàng)正確，d項(xiàng)錯(cuò)誤。(5)(2014浙江理綜，20分)某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電測(cè)速裝置，工作原理如圖所示。一個(gè)半徑為r0.1m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上，一根長(zhǎng)為r的金屬棒oa，a端與導(dǎo)軌接觸良r3a轉(zhuǎn)軸一

8、起轉(zhuǎn)動(dòng)。圓盤上繞有不可伸長(zhǎng)的細(xì)線，下端掛著一個(gè)質(zhì)量為m0.5kg的鋁塊。在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度b0.5t。點(diǎn)與導(dǎo)軌相連，b點(diǎn)通過電刷與o端相連。測(cè)量a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差u可算得鋁塊速度。鋁塊由靜止釋放，下落h0.3m時(shí)，測(cè)得u0.15v(細(xì)線與圓盤間沒有滑動(dòng)，金屬棒、導(dǎo)軌、導(dǎo)線及電刷的電阻均不計(jì)，重力加速度g取10m/s2)。測(cè)u時(shí)，與a點(diǎn)相接的是電壓表的“正極”還是“負(fù)極”？求此時(shí)鋁塊的速度大??；求此下落過程中鋁塊機(jī)械能的損失。答案：正極(4分)2m/s(10分)0.5j(6分)解析：由右手定則可知，金屬棒oa產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向從o到a，a端為正極，故a

9、連著電壓表的“正極”。(4分)設(shè)下落h0.3m時(shí)，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，鋁塊的速度為v，金屬棒oa產(chǎn)生的感應(yīng)電vrr(4分)erbr2(4分)emghmv2(4分)動(dòng)勢(shì)為e，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)線速度與角速度的關(guān)系，有13根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有22由題意知，ue(1分)聯(lián)立解得v2m/s(1分)設(shè)鋁塊損失的機(jī)械能為e，根據(jù)能量守恒，有12代入數(shù)據(jù)解得e0.5j(2分)sc根據(jù)enbt計(jì)算回路面積變化產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)(6)(多選)(經(jīng)典題，6分)如圖所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線mn右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，直徑cd始終與m

10、n垂直。從d點(diǎn)到達(dá)邊界開始到c點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止，下列結(jié)論正確的是()d感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值1bava感應(yīng)電流方向不變bcd段直線始終不受安培力c感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值ebav4答案：acd解析：半圓形閉合回路進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，通過閉合回路的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向始終為逆時(shí)針方向，故a項(xiàng)正確。根據(jù)左手定則可知，cd段受安培力向下，故b項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)半圓形閉合回路一半進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，如圖所示。此時(shí)半圓形閉合回路切割磁感線的有效長(zhǎng)度最大為a，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為ebav，故c項(xiàng)正確。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值為ebtbbav，故d項(xiàng)正確。a22s12a4vb3根據(jù)enst計(jì)算回路中磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的感生電動(dòng)

11、勢(shì)(7)(2016浙江理綜，6分)如圖所示，a、b兩個(gè)閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成，匝數(shù)均為10匝，邊長(zhǎng)la3lb，圖示區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大，不考慮線圈之間的相互影響，則()動(dòng)勢(shì)之比為aa2，故b項(xiàng)正確。根據(jù)閉合電路歐姆定律，有itl，r4nl4eblb1s則a、b線圈中感應(yīng)電流之比為aa，故c項(xiàng)錯(cuò)誤。電功率為peinl2ta兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流ba、b線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為91ca、b線圈中感應(yīng)電流之比為34da、b線圈中電功率之比為31答案：b解析：根據(jù)楞次定律可知，兩線圈內(nèi)均產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，故a項(xiàng)錯(cuò)誤。磁感應(yīng)強(qiáng)bb度隨時(shí)間均

12、勻增大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有enstnl2t，則a、b線圈中感應(yīng)電bel29enl2tlsbil3blsbiblb1nl3sb2tl3，故a、b線圈中電功率之比為aapbl3b14pl327，故d項(xiàng)錯(cuò)誤。(8)(2015浙江理綜，20分)小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“電磁天平”，如圖(a)所示，等臂天平的左臂為掛盤，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡。線圈的水平邊長(zhǎng)l0.1m，豎直邊長(zhǎng)h0.3m，匝數(shù)為n1。線圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度b01.0t，方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在02.0a范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流i。掛盤放上待測(cè)物體后，調(diào)節(jié)線圈中電流使得天平平衡，測(cè)出電流即可測(cè)得物體的質(zhì)量。(重力加

13、速度取g10m/s2)根據(jù)閉合電路歐姆定律，有i2(3分)圖(a)圖(b)為使電磁天平的量程達(dá)到0.5kg，線圈的匝數(shù)n1至少為多少？進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，另選n2100匝、形狀相同的線圈，總電阻r10，不接外電流，兩臂平衡。如圖(b)所示，保持b0不變，在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間均勻變大，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾萪0.1m。當(dāng)掛盤中放質(zhì)量為0.01kg的物b體時(shí)，天平平衡，求此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率t。b答案：25匝(8分)t0.1t/s(12分)解析：線圈受到的安培力為fn1b0il(3分)天平平衡，有mgf(3分)聯(lián)立解得n125匝(2分)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有b

14、e2n2tld(3分)er線圈受到安培力為fn2b0il(3分)天平平衡，有mgf(2分)b聯(lián)立解得t0.1t/s(1分)4運(yùn)用“增反減同”分析自感問題6l(9)(2017北京理綜，分)圖(a)和圖(b)是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖，1和l2為電感線圈。實(shí)驗(yàn)時(shí)，斷開開關(guān)s1瞬間，燈a1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關(guān)s2，燈a2逐漸變亮，而另一個(gè)相同的燈a3立即變亮，最終a2與a3的亮度相同。下列說法正確的是()圖(a)圖(b)a圖(a)中，a1與l1的電阻值相同b圖(a)中，閉合s1，電路穩(wěn)定后，a1中電流大于l1中電流c圖(b)中，變阻器r與l2的電阻值相同d圖(b)中，閉合s2瞬間，l2中電流與變阻器r中電流相等答案：c